冬季稳定性降水相态预报研究进展

冬季降水无论对地面的生产生活还是对高空飞机航行都可能造成严重灾害,降水相态预报的准确性决定了冬季降水预报的成功,该文系统回顾了近几十年降水相态预报取得的成果。降水相态预报方法大致分为3类:第1类是基于观测或数值天气预报建立的指标以及回归方程,其中某些方法高度依赖数值天气预报模式准确率;第2类是基于数值天气预报模式的微物理方案法和集合预报法;第3类是基于观测和数值预报产品的人工智能预报法。近年来降水相态模式预报产品准确率不断提高,成为降水相态预报中一个重要的产品支撑。但如何将降水相态形成机制的微物理研究成果用于改善数值预报模式降水相态预报的技巧,以及如何利用人工智能等技术提高降水相态预报的准确率等方面还需要不断努力。     

2010年国内外3种数值预报在东北地区的预报检验

对中国国家气象中心T639数值预报、德国降水预报和欧洲中心（ECMWF）数值预报中对中国东北地区的降水、温度和环流模式的预报结果,分别进行检验。结果表明：降水预报中,德国降水预报对中国东北地区的晴雨预报、一般性降水预报效果较好,但T639数值预报的漏报率明显低于德国降水预报,而T639数值预报中24-120 h暴雨预报的TS评分明显高于德国降水预报。温度预报中,T639数值预报对中国东北地区温度预报72 h内基本可用;欧洲中心（ECMWF）数值预报在96 h内效果较好。对于24 h的温度预报准确率,T639数值预报稍高于ECMWF数值预报结果。环流模式方面：48h内T639预报效果好于ECMWF,72 h以后ECMWF预报效果好于T639。     

基于雷达外推临近预报和中尺度数值预报融合技术的短时定量降水预报试验

为克服目前中尺度数值模式在对流尺度定量降水短时预报方面的不足,弥补基于“外推”的临近预报技术在2h以上定量降水预报能力方面的缺陷,研究设计了一种基于“外推”临近预报技术和中尺度数值模式的定量降水预报(QPF)融合技术方案,并进行了试验应用.该方案首先基于雷达探测和自动气象站观测的定量降水估计(QPE)结果,对中尺度数值模式输出的定量降水预报在谱空间进行相位校正,分析计算出数值预报和观测的偏差,导出一个附加的数值预报校正场;其次,根据数值预报校正场满足一定时间变化分布的特征,调整相应时段的数值预报降水区域和强度;最后,利用双曲正切线权重函数,对校正后的数值模式定量降水预报和基于临近预报技术的定量降水预报进行融合,融合权重根据典型环流特征动态变化.融合后的定量降水预报在前1-2h表现出主要依赖“外推”临近预报结果,之后随着融合权重的变化,数值预报对融合结果的贡献逐渐加大,直至融合后5-6h占主导地位.通过对京津冀地区2011年夏季5个及2012年夏季2个典型强降水个例的80次预报试验及其检验,表明融合后的0-6h定量降水预报结果改进较为明显,总体优于单独的临近预报技术或者中尺度数值预报模式的结果.     

基于深度学习的数值模式降水产品降尺度方法

提出一种基于深度学习的数值模式降水产品降尺度方法。利用深度学习的非线性映射能力和对栅格数据的信息提取能力,建立深度超分辨率模型提取不同分辨率数值模式降水产品间相对应的有效信息,从而将低分辨率数值模式降水产品利用提取的信息重构为高分辨率产品,继而通过构建多时次组合降尺度深度模型提取时间关联性进一步提升了重构准确性。基于欧洲中期天气预报中心不同尺度数值模式降水产品的实验表明所提方法能够比常用的双三次插值方法更有效地将低分辨率降水产品转换为对应的高分辨率产品。      

青海高原地区T106降水预报的检验

本文依据短期降水预报的评分规则，对2000年8－10月T106数值预报产品中的降水预报分一般降水和重要降水两级进行了检验，并选取了两次降水天气过程及西宁单站进行了检验分析。     

阿克苏短期降水客观预报方法探讨

利用2001～2004年4～10月的降水实况和历史数值预报资料，分析数值预报产品各气象要素和物理量预报场与阿克苏降水的关系，得到阿克苏降水的定性、定点、定量和定时客观预报因子及其预报指标。     

基于数值预报的汉中市降水分县预报方法

利用现有基层台站所能获取的国家气象中心T213数值预报产品和欧洲中心数值预报产品,经过数学方法处理后,将各预报要素插值到站点作为预报因子,通过Г检验分析预报因子与本地降水的相关,提取相关好的因子建立预报方程。经实践检验证明:数值产品经因子累积处理后对降水预报能力明显增强,数值预报对24h的预报能力较高,中低层要素与汉中盆地降水相关较好。方法对降水量仅做了简单的分级预报,试用中发现该方法对突发性降水预报能力不理想。     

降水对热带西南太平洋海温异常响应的数值试验

本文应用IAP9-AGCMⅡ九层大气环流数值模式，通过数值试验，研究了降水对热带西南太平洋SSTA(海温异常)的响应。结果表明：海温正异常下，夏季北半球热带中太平洋降水明显偏多；我国东部地区降水正常或偏多。海温负异常下，夏季赤道中太平洋降水偏少，我国大部地区降水正常或略偏少。当该区域SST异常时，从总体看降水对该异常响应最敏感的地区为北半球热带中太平洋、我国华中和西南、孟加拉湾和中南半岛。     

数值模式地形处理方法与地形降水影响模拟研究回顾

本文从数值模式出发,回顾了数值模式中考虑地形影响的处理方法和模式地形构造方法,数值模拟地形对降水影响的一些研究成果,从而获得数值模式中地形处理方法及数值模拟地形降水特征及机理的认识。在数值模式中合理地考虑地形影响,提供更为真实的模式地形,将有助于提高数值模式的预报能力,从而提升天气预报的业务水平。      

北京地区夏季多模式降水预报的降尺度集成应用

以2008—2010年5—9月日本、德国、T639数值预报模式降水产品为基础,采取反距离插值的统计降尺度分析方法,将数值预报模式降水格点数据插值到北京西北、东北、西南、东南区域的延庆、密云、房山、观象台4个典型代表站点上;再结合统计分析,将夏季产生降水的天气系统分为西来槽、东北低涡、蒙古低涡、其他系统4种类型,采用预报准确率定级方法对各家模式配以不等权权重系数,从而建立北京地区夏季多模式集成降水预报模型,并用独立的样本对预报模型进行了业务试运行检验,检验结果表明:所建模型对降水预报的改进效果较好,优于单个数值模式降水预报。该模型的建立和应用方法为其他区域本地释用数值模式降水预报产品提供了一定的客观参考。     

影响云和降水的动力、热力与微物理因素的研究概述

由于云和降水的发生、发展是大气动力、热力过程与云中微物理过程相结合的产物，因而受到这些过程的共同制约和影响。为了更加详细地了解影响云和降水的动力、热力与微物理因素，分别从3个方面概要性地进行了阐述。（1）动力作用对云和降水发展的影响：主要讨论了风切变、天气系统抬升、地形动力作用和湍流的作用等因素的作用。（2）影响云和降水发展的热力因素：分别对热力扰动、潜热的作用、辐射作用等做了分析。（3）微物理过程对云和降水发展的影响：主要从微物理过程对动力热力过程的影响、带电过程对云降水粒子的影响、以及微物理过程对云降水影响的相对重要性等方面进行讨论。并在最后扼要地指出了在研究云和降水问题时，将动力、热力过程和微物理过程结合起来研究的必要性。     

近10年中国地区地形对降水影响研究进展

地形是影响降水的重要因子,其复杂性为研究降水的分布、强度等增加了难度,全面透彻地理解地形对降水的影响机制,有助于预警预报水平的提高。因此,地形对降水的影响研究受到广大气象学者的关注。本文通过回顾近10年来中国地区有关地形对降水的影响研究进展,简要概述了地形动、热力效应与云微物理过程对降水的影响机制,以数值模拟研究为主线,系统分析了中国各个地区关于地形作用的研究成果,重点讨论地形对局地中小尺度降水、锋面降水以及台风降水方面的影响,最后总结了目前的研究现状并提出一些需要深入研究的问题。     

IMPACT OF URBANIZATION IN DIFFERENT REGIONS OF EASTERN CHINA ON PRECIPITATION AND ITS UNCERTAINTY

Climate effect caused by urbanization has been an indispensable anthropogenic factor in the research on regional climate change. Based on daily precipitation data, possible effects of precipitation on the development of three city groups in eastern China are discussed. With three classification methods (TP, PD and MODIS land cover), urban and rural stations are identified. The main findings are as follows. Climate effects caused by urbanization are different from place to place. In 1960 to 2009, the urbanization brought more precipitation to the Yangtze River Delta and Pearl River Delta city groups but had no obvious effect on the precipitation of the Beijing-Tianjin-Tangshan city group. The difference of precipitation is slight between urban and suburban areas during slow period of the urbanization from 1960 to 1979. It is more evident in the rapid period (1980 to 2009) that urbanization has positive effects on precipitation in every city group. The difference of precipitation between urban and rural stations is sensitive to the ways of distinguishing rural from urban area, which may cause uncertainties in 1960 to 1979, while it is very different in 1980 to 2009 in which urbanization favors more precipitation in all city groups and their differences in precipitation are not sensitive to the division methods.     

气候变暖对黄淮海地区小麦产量可能影响的模拟试验

本文分析了黄淮海地区小麦生育期内不同时段的温度、降水与产量的关系,分别得到了不同类型的偏回归系数曲线。在此基础上,进行了不同季节温度升高对小麦产量的影响及温度、降水同时变化综合影响的模拟试验。结果表明,各地不同季节气候变暖对小麦产量的影响不同:北部、中部地区秋季、冬季变暖将导致增产,春季减产;而南部地区则秋季、春季将减产,冬季增产(河南南部略有不同)。降水量变化对各地各季气候变暖产量效应的迭加作用不同:北部、中部地区秋、冬季降水有利于增产,春季降水对减产略起缓解作用;南方各季降水过多均对小麦不利。总的说来,大部分地区若小麦生育期内气候变暖变湿,将有利于增产,但南部地区降水过多有不容忽视的负作用。     

河南省飞机人工增雨试验效果检验

采用区域对比的试验方法，选取1991年至1998年春、秋季试验作业区和对比区内测站逐时历史降水资料，对历史增雨作业效果进行了评估。统计检验结果表明，河南省1991年至1998年春、秋季人工增雨效果分别为20．05％、13．22％，总平均效果为16．63％。     

New evidence of orographic precipitation suppression by aerosols in central China

The correlation between light precipitation events and visibility at Mt. Hua, (Shannxi Province, China) and at the surrounding plains stations was analyzed. Trends and changes in visibility, precipitation, the precipitation difference between Mt. Hua and the plains stations (De) and wind speed over the study area during the years 1980–2009 were also investigated. The significant positive correlation between visibility and light precipitation throughout the study period indicates that light precipitation events, notably orographic precipitation, are suppressed by aerosol pollution in this region. The trend of increasing air pollution aerosols since 1980, represented by visibility at Mt. Hua, ended in 2002 with a decreasing trend observed in more recent years. These changes were mirrored by corresponding changes in De. However, the total precipitation trends at Mt. Hua and the plains stations are consistent in both frequency and amount during the two periods, suggesting that the suppressive effect of pollution aerosols on light and moderate precipitation is the most likely cause for the changes in orographic precipitation at Mt. Hua during this time. The analysis of wind strength suggests that the increase in winds at Mt. Hua is highly related to the aerosol radiative effects; this increase of mountain winds is therefore a potential cause for the reduction in precipitation at Mt. Hua. This research provides further support for the hypothesis that aerosol microphysical effects can reduce orographic precipitation and suggests that aerosol radiative effects might act to suppress orographic precipitation through changes in wind speed.     

关键海区海温异常的变化与中国区域降水和气温的关系

利用 １９５１年到 １９９８年的月平均海温资料及同时期中国 １６０个测站的降水和气温的月平均资料,选用海温异常的变化趋势一变温,讨论了关键海区海温异常的变化与我国降水和气温的关系,旨在探讨变温因子与我国降水和气温的关系与海温距平与降水和气温的关系有什么不同,用变温因子能否降低降水预报的不确定性。结果表明：降水异常对海温异常两种变化趋势的响应不完全相同,说明分别讨论同一种海温异常态的两种变化趋势对降水的影响比单独讨论海温距平对降水的影响更有效一些,有助于降低预报的不确定性;除西太平洋海区外,气温异常对各海区海温异常两种变化趋势的响应较一致。降水异常对变温的响应与对海温异常的响应,有一致之处,也有不同之处。     

东北亚地区初夏、盛夏和传统夏季降水特征及环流型的异同性研究

本文利用1979~2015年GPCP（Global Precipitation Climatology Project）逐月降水资料,采用经验正交函数（EOF）分解和Morlet小波分析方法,对东北亚地区初夏、盛夏和传统夏季降水的时空分布特征以及环流型开展了系统性的研究,揭示了东北亚地区传统夏季降水表现为盛夏降水贡献占主导,其年际和年代际特征以及环流特征同盛夏降水特征相一致,而初夏降水和盛夏降水特征及形成机制则具有显著差异。空间分布上,初夏的降水EOF第一模态表现为“+－+”的三极型分布,而盛夏和传统夏季则表现为南北相反的偶极型特征;时间演变方面,初夏降水表现为5~6 a振荡周期,盛夏为2~3 a为主的振荡周期,传统夏季则兼具上述两类振荡周期;在年代际调整方面,在1990年代末,盛夏降水和传统夏季降水在华北和东北地区发生了显著的年代际转折。此外,分析降水与环流的联系发现:初夏,由于西太平洋上空异常反气旋将西太平洋等地的水汽向北方地区输送,且受欧亚Ⅱ型（EUII）遥相关的作用,东北亚地区初夏降水异常具有明显纬向特征。盛夏,东北亚地区降水主要受到西太平洋副热带高压西伸北进、孟加拉湾和南海等地水汽加强的影响。欧亚Ⅰ型（EUI）遥相关和亚洲太平洋型（EAP）遥相关与我国东北以西和沿海地区的降水具有显著相关性。EU型遥相关的作用使东北亚夏季降水的异常中心存在西北—东南向的波列特征,EAP型遥相关的作用则使夏季降水存在经向三极型或偶极型特征。     

Precipitation responses to radiative effects of ice clouds: A cloud-resolving modeling study of a pre-summer torrential precipitation event

The precipitation responses to the radiative effects of ice clouds are investigated through analysis of five-day and horizontally averaged data from 2D cumulus ensemble model experiments of a pre-summer torrential precipitation event. The exclusion of the radiative effects of ice clouds lowered the precipitation rate through a substantial reduction in the decrease of hydrometeors when the radiative effects of water clouds were switched on, whereas it increased the precipitation rate through hydrometeor change from an increase to a decrease when the radiative effects of ice clouds were turned off. The weakened hydrometeor decrease was associated with the enhanced longwave radiative cooling mainly through the decreases in the melting of non-precipitating ice to non-precipitating water. The hydrometeor change from an increase to a decrease corresponded to the strengthened longwave radiative cooling in the upper troposphere through the weakened collection of non-precipitating water by precipitation water.     

抗旱型火箭人工增雨效果检验方法初步研究

为了在人工增雨作业中及时进行效果评估，利用2005年江淮地区人工增雨试验基地的资料，采用区域雨量对比分析、地面增雨效果的回归分析和增雨效果的物理检验方法，对2005年6月9日、8月3日两次人工增雨的效果进行了分析。结果表明：两次增雨作业都取得了较好的正效果；相对增雨在120％～140％。